(7)悬臂式支护结构

3.1悬臂式支护结构的设计步骤
桩顶水平位移： Ea M Ea 2 M MH2 Y H 3 3 2B d 2B d 5B d 式中： 4 EO KD 4 4B d 4B d
Bd E I I : 桩的中心距 E O：土的水平向变形模量 D：桩的直径 k：土弹性系数 Ea ：一个桩的中心距范围内，基坑底部以上的主动土压力 M：Ea 对坑底的力矩 H：基坑深度
sin sin t 2 sin 3 Mc f cm A r f y A s rs 3 sin2 f cm A1 ( t )f y A s 0 2 式中：
t 1.25 2，当＞0.625时， t 0
（二）双边局部均匀配筋公式：
sin s sin 's 2 sin 3 Mc f cm A r f y A s rs f y A's rs 3 s 's s in2π α α fc m A 1 fy (A 's -A s ) 0 2π α 式中： s 一般取1/6 ~ 1/3，通常取1/4；α 's 要求 0. 5αs 要求Mc M

要核算最小配筋率和钢筋间距是否满足要求。不满足间距要求的话，增加 桩径、混凝土等级，HRB335钢筋直径适当增加，但不宜大于28mm.否则双边 局部均匀配筋。
其他范围内仍需配置构造钢筋。 单边配筋吊放钢筋笼不如均匀配筋方便。

（三）弯矩设计值较大时的双边局部配筋


对于弯矩设计值较大，单边配筋可能不满足要求，这是可充分发挥受压区混凝土 的功能。 1混凝土受压区αc按照下表取值：


大多数情况下非悬臂式排桩都采用均匀配筋， 方法2和方法3是一些地方规范推荐的配筋方法。
3.2悬臂式支护结构的桩身配筋


方法3：不均匀配筋-------简化法。 （一） 受拉单边局部均匀配筋：教材查表简化方法条件： 符合教材查表条件的受拉单边配筋，受拉钢筋对称布置在合力方向两边各 45度方向上。 即：αs=0.25 ，在求出配筋面积As后，选定钢筋级别（一般选 用HRB335）和直径（一般在20~28mm之间），求出根数n，分布在 Ls=rs2παs(n-1)/n长度范围内。 步骤相同，但是第三步查表求ξ时，应该根据m查辅导材料附表7中的续表， 然后得ξ。（单边配筋量节约将近1/2，但必须分清楚哪边受拉）
0.4~0.5
0.3~0.4 0.2~0.4
0.3~0.4 0.2~0.3 0.1~0.2
3.1悬臂式支护结构的设计步骤







二计算土压力：按照经验土压力或实测土压力、或规范法计算土压力。 三入土深度核算：土体分层多时，要假设一个经验入土嵌固深度试算。均质 土可以直接计算嵌固深度。 hp∑Epi-1.2γoha∑Eai≥0 四最大弯矩计算：先确定剪力为零点，该点以上所有主动、被动土压力对该 点求力矩之差。（主动、被动土压力的力矩方向不同），求出弯矩设计值。 五桩身配筋：按照桩身最大弯矩配筋。 六圈梁配筋： 圈梁高度一般为桩直径的0.5~0.8倍，且≥0.4m；宽度＞桩的直径。桩的主 筋锚固于圈梁，锚固长度不小于30倍主筋直径。焊接接头分散布置，同一截 面接头数不得超过钢筋数的一半。 圈梁配筋一般采用构造配筋，一般符合最小配筋率要求，经验值为 （0.5~0.8）As。As为桩身主筋配筋总面积。 当圈梁兼作腰梁时，按照腰梁受力，以最大弯矩按照钢筋混凝土梁计算配 筋。 七变形估算： 有限元法或者弹性地基梁法。一般只能用软件计算。实践中悬臂式排桩只 能用于变形控制不严的基坑周边环境。变形靠监测来控制。
最大配筋率 max
相对界限受压区圆心角αb 钢筋种类 Ⅰ Ⅱ Ⅲ
可内插
αy=1/6
0.52 0.45
αy=1/4
0.50
αy=1/3
0.46 0.40
3.2悬臂式支护结构的桩身配筋




二配筋方法： 方法1：均匀配筋-------查表法+核算法。 根据计算出来的桩身最大弯矩设计值M ，查表得出配筋，要求表中Mc大于 等于计算出来的桩身最大弯矩设计值M 。配筋在第一列中。 刘建航《基坑工程手册》中国建筑工业出版社，1997，P598~602 但是，该表系根据旧版混凝土规范得出，新版混凝土规范中，混凝土和钢 筋的设计值与旧版有所差别。 注意桩身混凝土强度参数不能完全照搬混凝土规范取值，应该乘以施工 工艺系数：按照现行桩基础规范，施工工艺系数取值如下： 混凝土预制桩：1 干作业非挤土灌注桩（挖孔桩）：0.9 泥浆、套管护壁非挤土灌注桩、部分挤土灌注桩、挤土灌注桩：0.8
用
步骤：
假设αs 和α’s（ α’s ≤0.5 αs ），按照经验或主筋间距要求，初步确定As和 A’s，根据已知的fcm和fy，通过迭代求出α，再代入上式求出Mc，当Mc大于弯矩 设计值M时，即为所求配筋。
否则，增加桩径、混凝土等级，HRB335钢筋直径可适当增加，但一般不宜 大于28mm. 其他范围内仍需配置构造钢筋。
一般当基坑深度h≤12m时，灌注桩直径D =0.6~0.8m或稍大；h＞12m 时，灌注桩直径D =0.8~1.2m。
支撑参数经验值（锚杆层数可参照支撑道数）
基坑深度h m h≤6 6~8 8~10 10~14 h≥14 支撑 道数 ≥1 1~2 2 2~3 ≥3~4 跨度 m 8~10 8~10 8~10 8~10 8~10 支撑断面（宽×高） 圈梁断面（宽×高） m m 0.6×0.7 0.7×0.8 0.8×0.8 0.8×0.8 1.0×0.8 1.0×0.8 1.2×0.8 1.0×0.7 1.5×0.7(0.8) 1.2×0.8 (1.2~1.5)×0.8 (1.2~1.8)×0.8 (1.2~2.0)×0.8
所以，该表只能参照使用，按照弯矩设计值M查表初步得出一个符合要求 的配筋（相当于经验配筋值），然后再按照新版〈混凝土结构设计规范〉和 下面步骤核算。


3.2悬臂式支护结构的桩身配筋

1计算得出弯矩设计值M后，根据经验选择一个配筋，或者根据弯矩设计值M 查表（刘建航《基坑工程手册》）得出初步符合要求的配筋。（基于旧规范 下），确定此配筋的As、A以及此配筋在新规范中的fcm、fy； 2求系数K=(fyAs)/(fcmA) 3查刘建航《基坑工程手册》P598附录一求α、 αt; 4根据公式计算Mc，如果Mc大于等于弯矩设计值，且最小配筋率、主筋间距 核算都符合要求，则所选的初步配筋符合要求，否则，加大配筋量（不能超 筋）、或桩径、或混凝土等级，重新按照上述步骤2~4计算，直至符合要求。 5核算最大、最小配筋率、主筋间距是否符合要求。

对于确定的按经验配筋的桩，其抗弯弯矩可计算，为Mc，根 据每米单宽土压力可计算出桩身最大弯矩及设计值M，则桩中心 距可取Mc/ M。
排桩支护经验参数
基坑深度h m 灌注桩直径D m 地下连续墙宽度b m
h≤5
5~7 7~10 10~15 h≥15
0.4~0.6
0.6~0.8 0.8~1.0 1.0~1.2 0.6~0.8 0.8~1.0 1.0~1.2
要求Mc M
3.2悬臂式支护结构的桩身配筋

方法2：均匀配筋-------简化法。即广州、武汉等基坑规范 求出弯矩设计值M，然后配筋。 步骤： 采用 1求出弯矩设计值M； 2求m=M/(fcm.A.r) 3根据m查表，得ξ； 4求均匀配筋的主筋面积A’s：A’s=(ξfcmA)/fy 5 As=(0.86r/rs) A’s 6检查均匀配置的主筋As是否符合最小、最大配筋率的要求； 7检查主筋所在圆上主筋间距是否符合大于（1.2~1.5）dmax的要求。 不符合要求，增大桩径、混凝土等级或钢筋直径（钢筋直径不宜太粗， 主筋HRB335钢筋直径大多在20~28mm之间），再按照上述步骤计算。
锚杆位置要低于基坑边壁中相邻建筑物的浅基础底部。
嵌固深度hd≥αγoh
广州地区悬臂桩和单支点排桩嵌固深度经验系数α表
坑底以下土层 硬~坚硬土层 强风化软质岩 强风化硬质岩 悬臂桩 0.7~0.8 0.6~0.7 0.5~0.6 单支点排桩 0.5~0.6 0.4~0.5
中风化软质岩
中风化硬质岩 微风化岩
第3章 悬臂式支护结构 3.1悬臂式支护结构的设计步骤


本节主要讲述悬臂式钢筋混凝土支护结构的设计 设计内容包括：桩径、桩距、入土深度、桩身配筋、圈梁配筋、变形计算、 稳定性验算等。 步骤如下： 一桩径、桩距：按照经验取值。 桩径D≥0.6m； 有地下水时，桩中心距（1.2~1.5）D，砂土和软土取小值。粘性土取大值； 无地下水、降水或者土质较好时，桩中心距（2~2.5）D；
（三）弯矩设计值较大时的双边局部配筋

3计算受拉区钢筋和受压区混凝土的抗弯能力Mu
sin 3 c sin s 2 Mu f cm A r f y A s1 rs 3 s
4弯矩差值ΔM=M-Mu；
5计算受压区钢筋面积A’s，布置受压区钢筋的重心至圆心的距离大于等于受拉
钢筋种类
Ⅰ Ⅱ Ⅲ

αs =αy=1/6
0.52 0.45
αs =αy=1/4
0.50
αs =αy=1/3
0.46 0.40
2选取αs=1/4~1/3，也可稍大。计算受拉区钢筋最大配筋量As1
A s1 c (1
sin2 c A f cm ) 2 c fy
受拉区钢筋配置在2παs角度范围内，需要核算此时钢筋的间距。当此范 围内按照最小间距能布置的钢筋面积A’s1小于As1时，取As1=A’s1，（两者取 小值）
主筋 受 拉 侧 900